CN101574265B

CN101574265B - X射线计算断层摄影装置

Info

Publication number: CN101574265B
Application number: CN2009101377875A
Authority: CN
Inventors: 高松伴直; 服部仁志; 岩崎秀夫; 福岛春信; 穗坂伦佳; 神保智彦; 佐渡友哲也; 原田智和; 太田聪; 中野真; 信藤康孝; 五反田克己
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2029-05-07
Also published as: JP5348940B2; US7889837B2; JP2009268830A; US20090279660A1; CN101574265A

Abstract

本发明涉及X射线计算断层摄影装置。其中，转子(2)可旋转地支持在支架壳(1)中，所述支架壳(1)具有基本密封的结构。X射线管(3)配置在所述转子中。冷却器(4)配置在转子中并对所述X射线管中的冷却剂进行冷却。X射线探测器(5)配置在所述转子中。重建单元基于所述X射线探测器的输出重建图像。当所述转子静止时，将散热器固定在所述支架壳中与所述冷却器的排气开口相对的位置。

Description

X射线计算断层摄影装置

技术领域

本发明涉及对X射线计算断层摄影装置(计算机断层摄影(CT))中具有X射线管和X射线探测器的支架内部的冷却。

背景技术

JP-A 2003-144425提出一种方法，其中通过壁来分隔转子中的元件以单独控制各个元件的空气温度。然而，支架壳实质上并没有相对于外界密封，并且其结构并不能够阻止噪音或排出热量到检查室中。该文档在图4中描述了在支架壳中配置热交换器，但是并没有描述获得有效冷却功能的任何结构。

JP-A 10-234721提出一种支架壳的结构，其被设计为防止可导致性能降低或故障的灰尘累积在支架中。这个结构具有双层盖，但是并没有被设计为将支架中的空气引导至另一位置，从而支架壳实质上并没有相对于外界密封。

X射线计算断层摄影装置能够基本实时地显示对于肉眼不可见的患者器官的断层照片或三维图像。目前，在需要快速和适当的医疗实践的尖端医疗领域中，这种X射线计算断层摄影装置是重要的医疗器械。为了满足较高临床需求，做出了进一步的技术改善，但是另一方面，出现了这样的问题，例如，由来自风扇的废气而生成噪音或热量释放到检查室中。即，如果噪音随着来自排风扇的空气量增加而增加，而放出在支架中生成的许多热量，则不仅可妨碍在患者和医生之间的谈话，而且患者可感到不舒服。此外，X射线管排放的热量的量已经很大，所以对于检查室中的空调设备增加了很高的负载。更多的排放热量限制了该装置可安装的位置。

然而，在X射线计算断层摄影装置使用根据在多个角度获得的X射线探测器信号形成图形的技术时，生成许多热量的X射线管必须安装在转子中。因此，难以对X射线管直接单独冷却。因此，根据通常使用的方法，一旦来自安装在转子中的X射线管冷却器的排放热量释放到转子和支架壳之间的空间中，那么随后将通过连接至支架壳的排风扇排放到检查室。然而，只要保持这种同样的结构，那么难以阻止噪音或热量释放到检查室中。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种X射线计算断层摄影装置，包括：转子，可旋转地支持在支架壳中，所述支架壳具有基本密封的结构；X射线管，配置在所述转子中；冷却器，其配置在转子中并对所述X射线管中的冷却剂进行冷却；X射线探测器，其配置在所述转子中并探测透过主体的X射线；重建单元，其基于所述X射线探测器的输出重建图像；以及散热器，当所述转子静止时，所述散热器固定在所述支架壳中与所述冷却器的排气开口相对的位置。

附图说明

图1是示出根据实施例的支架内部结构的示图；

图2是示出传统支架内部的气流的示图；

图3是示出本发明实施例的支架内部的气流的示图；

图4是示出根据所述实施例的变型的多个散热器配置的示图；

图5是所述实施例的另一变型的示意图；

图6是所述实施例的另一变型的示意图；

图7是所述实施例的另一变型的示意图；

图8是所述实施例的另一变型的示意图；

图9是示出表示所述实施例的另一变型的效果的数字分析结果的示图；

图10是所述实施例的另一变型的示意图；

图11A和11B是所述实施例的另一变型的示意图；

图12A和12B是所述实施例的另一变型的示意图；

图13A和13B是所述实施例的另一变型的示意图；

图14是所述实施例的另一变型的示意图；

图15是所述实施例的另一变型的示意图；

图16A和16B是所述实施例的另一变型的示意图；以及

图17是所述实施例的另一变型的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。首先，说明X射线计算断层摄影装置的基本配置。

图1示出了根据本实施例的X射线计算断层摄影装置的支架的内部结构，其中去除了支架壳的前盖。支架100具有用于生成X射线的X射线管3。经由滑动环机构从高电压发生器向X射线管3施加管电压和提供灯丝电流，使得X射线管3生成X射线。X射线管3与X射线探测器5一起安装在转子2中，围绕旋转轴RA旋转地支持所述转子2。配置支架旋转单元以旋转转子2。X射线探测器5跨过旋转轴RA与X射线管3相对。围绕旋转轴RA配置圆柱成像区，并且主体位于成像区中。X射线探测器5探测从X射线管3透过主体的X射线。X射线探测器5是多断层切面类型或二维阵列类型X射线探测器。即，X射线探测器5具有沿旋转轴RA的方向配置的多个X射线探测元件阵列。每个X射线探测元件阵列具有沿着垂直于旋转轴RA的方向排列的多个X射线探测元件。

对于每个通道，通过数据采集电路(DAS)对X射线探测器5的输出进行放大，将其转换成数字信号，并经由例如无接触数据传送单元将其发送至预处理器，在所述无接触数据传送单元中对数字信号进行校正，例如灵敏度校正。然后，将校正后的信号存储在投影数据存储器中作为在重建开始支前的马上就要重建的阶段出现的所谓投影数据。扫描控制器控制支架旋转单元、高电压发生器、数据采集电路等，用于数据采集(扫描)的目的。重建单元根据在X射线管3的360度或(180度+扇形角)移动期间获取的投影数据集来重建断层摄影数据。

接下来，说明支架100的结构。支架100具有支架壳1。支架壳1具有相对于外界密封的结构。支架壳1容纳X射线管3、用于对X射线管3冷却的冷却器4、X射线探测器5等。冷却器4与X射线管3和X射线探测器5一起附着至基本圆柱形的转子2的内部。散热器6固定至支架壳1的侧盖101的内表面。散热器6配置有风扇7，其用于迫使空气循环通过散热器6。在散热器6中冷却的空气沿着支架壳1的侧盖101流动，并通过在基本圆柱形的转子2的外壁上形成的开口110导入转子2，然后从X射线探测器5的后表面冷却X射线探测器5。

配置冷却器4，以便其中空气循环的方向可以与转子2的径向一致。还配置散热器6，以便其中空气循环的方向可以与转子2的径向一致。这里，对转子2的旋转系统进行控制，以便转子始终在固定位置(典型地在X射线管3位于顶部的位置)停止移动(终止)。配置散热器6，以便散热器通过在转子2的外表面上形成的开口102与冷却器4处于最近位置，并且可以在转子2静止时在空气循环的方向上面向冷却器4。因此，将来自冷却器4的排放气直接吸入散热器6。

这里，在图2中示出了传统支架内部结构用于比较。由于X射线管3安装在转子2内部，所以一旦通过同样安装在转子中的冷却器4对X射线管3冷却，随后从冷却器4向转子2的外部(向支架壳1的内部)排出空气。随后，通过在支架壳1中设置的排风扇13排出热量。在支架内部的气流如下：首先，从配置在支架壳1的下部的入口14处进行吸入16。然后，存在通过转子2围绕X射线探测器5的循环11(部分气流流经转子2和盖之间的旁路形成循环12)。随后，在从冷却器4排放到转子2和支架壳1之间的空隙之后，存在通过排风扇13的排气17。这种排气17携带了大量的排放热量和风扇噪声。

相反，在本实施例中，当转子静止时，如传统类型那样从冷却器4排放的排放热量通过位于冷却器4附近并与其面对面的散热器6进行热交换，并且如此生成的冷空气通过支架壳1和转子2之间的空隙循环，如图3所示(见标记12)。用于使制冷剂循环的管道8、外部温度控制器9和泵10连接至散热器6，以便在X射线管3中的热量排放出外部温度控制器9。在本实施例中，对于支架壳1不再需要入口和出口，并且可阻止内部风扇7的部分噪音。如果将外部温度控制器9从检查室搬出，则可降低进入到检查室的排放热量。此外，由于支架被完全密封，所以在检查室中的灰尘难以进入支架，这样有利地带来器械可靠性方面的预期改进。

在图3中所示的实例中存在2个散热器6。根据所需的冷却性能，散热器6的数目可以是1个，或可以是3个或更多。然而，在油冷却器4停止移动的位置的前方配置至少一个散热器6，以便可以将来自冷却器4的高温下的排放气有效发送至散热器6，并且可提高冷却性能。如图4所示，可以在X射线探测器5附近的支架壳1的侧盖101的内表面上设置小散热器6b。此外，可将设置在小空间中的例如鼓风机用作风扇7。

图5示出本实施例的变型。经由排气管18将散热器6中的热交换之后的冷空气从基本在X射线探测器5的中心附近的转子2的外围上形成的开口103引导至X射线探测器5。于是，冷空气对X射线探测器5冷却。在这种情况下，排气管18优选地沿着支架壳1的侧盖101的内壁延伸，以便不会妨碍转子2的旋转。排气管18典型地由管道形成。侧盖101的内壁可用作排气管18的一部分。

此外，可改变排气管18的末端的形状以提高X射线探测器的冷却效果。例如，如图17所示，可以将排气管18b的末端朝向转子2弯曲，以有效地向转子2中发送空气。可选地，排气管18c的末端朝向转子2弯曲，并且其管嘴可形成锥形以提高冷空气的扩散器效果(扩散效果)。可选地，可以将排气管18d的末端朝向转子2弯曲，并且其管嘴可形成尖锐的形状以加速冷空气，从而提高向转子2中发送空气的精确性。

由于排气管18的结构，不存在根据转子2是否旋转而引起气流改变的效果。这简化了冷却设计，并且使得能够抑制由于旋转的气流和风扇7的气流之间的干扰造成噪声增加。图6示出另一变型。配置有多个散热器6。例如，当通过第一散热器冷却的空气要通过第二散热器106来冷却时，散热器6、106可通过排气管18彼此连接。尽管在图5和6的图示中排气管18位于转子的侧表面上，但是排气管18还可以具有附着于转子2的后侧或前盖的方式。

图7示出另一变型。当支架壳1和转子2之间的间隙很窄时，或当排气管难以放置时，使用辅助风扇20来迫使冷空气在支架壳1中循环，从而在散热器6中的热交换之后的冷空气可发送至例如X射线探测器5。图8示出另一变型。将隔板21与辅助风扇20一起配置在排气管18中。因此，来自散热器6的冷空气可有效地被带到任意位置。图9示出了通过多个分析发现的辅助风扇20和隔板21的效果。此外，辅助风扇20可停止，或可配置可移动部分以移动辅助风扇20和隔板21，以便辅助风扇20和隔板21不妨碍转子2的旋转。

图10示出另一变型。当由于设计的器械布局的原因，使得散热器6不能够直接设置在冷却器4的对面时，散热器6可以设置为经由排气管22与冷却器4相对，从而来自冷却器4的高温空气可发送至位于任意位置的散热器6，从而容易保证冷却性能。

图11A和11B以及图12A和12B示出另一变型。散热器6可设置在壳1中的在转子2和壳1的后盖107(或前盖108)之间的空间中。在图12中，在转子2和壳1的后盖108之间的空间中，当转子2静止时，散热器6安装在X射线探测器5的前方的位置处以及X射线管3的前方的位置处。连接X射线探测器5和散热器6的排气管22b使得排放气有效地传递至散热器6。在这种情况下，将散热器6放置为使得在其中的气流的流动方向基本平行于转子2的旋转轴RA。

图13A和13B示出了另一变型。风扇7与图12中的散热器组合。相比之下，在图13A和13B所示的实例中，通过从初始设置在转子2中的风扇直接吸入排放气体来将空气发送至散热器6。不言而喻，可设置X射线探测器排气管22b。

如图14所示，在所设置的多个散热器6中的气流方向不平行于转子2的径向方向，而是倾斜的。倾斜的角度对于每个散热器6不同。相对于彼此调节这些倾斜的角度，以便可将来自一个散热器6的排放气体吸入另一相邻散热器6。因此，可以将排放气体有效发送至相邻散热器6，而不需要特别使用任何排气管，并且可提高冷却性能。

图15示出另一变型。当安装了多个散热器6时，在与散热器6的位置对应的转子2的外围表面上设置开口(通风孔)23。这对于没有位于冷却器4前方的散热器6来说更容易执行对在转子2中加热的空气的热交换，从而能够提高致冷却性能。

此外，当转子2是圆柱(鼓状)时，其外围部分典型地通过肋条(rib)连接至其内表面部分，以增加硬度。如果在肋条的根(接近于深度方向的中心)形成孔，则可用该孔定位通风孔23，而不降低转子2的强度。此外，即使在转子中安装了所述装置之后所述孔也不会轻易闭合，从而可将转子2中的空气有效地发送至转子2的外部。

图16A和16B示出另一变型。新安装圆柱形部件，作为从散热器6向另一位置发送冷空气的排气管。此外，如图16A所示，肋条25沿着侧盖24的圆周方向附着在侧盖24上。结果，形成排气管结构。可选地，还可以通过在双层盖26、26b中设置通风管27来形成排气管结构。

根据上述实施例，可大大降低在X射线计算断层摄影装置中排风扇的噪声，这样不仅容许在患者和医生之间更树立的交流，而且还消除了由噪声触发的患者的不适。此外，由于可通过外部温度控制器将排放热量排放出检查室，所以减少了对于检查室所需的空调设备并且可明显增加安装设备的位置。此外，由于支架壳具有基本密封的结构，所以可抑制检查室中的灰尘进入支架，从而可增加装置的可靠性。

此外，根据这个实施例，可在X射线探测器DAS周围执行高效冷却，并且可降低X射线探测器DAS周围的温度。这样能够在低剂量断层摄影的情况下获得具有更低噪声的X射线断层照片。此外，可抑制在X射线探测器周围的温度改变，因此可降低由于温度改变引起的探测效率的改变。也就是说，可抑制基于温度改变而出现异常图像。

本领域普通技术人员容易理解其他优点和变型。因此，本发明在其更广泛方面不限于这里所示和所述特定细节和代表性实施例。因此，在不脱离由所附权利要求限定的一般性发明概念及其等同描述的精神或范围的情况下，可以得到各种变型。

Claims

1.一种X射线计算断层摄影装置，其特征在于，包括：

转子，可旋转地支持在支架壳中，所述支架壳具有基本密封的结构；

X射线管，配置在所述转子中；

冷却剂和冷却器，其配置在转子中并对所述X射线管冷却；

X射线探测器，其配置在所述转子中并探测透过主体的X射线；

重建单元，其基于所述X射线探测器的输出重建图像；以及

散热器，所述散热器固定在所述支架壳中，当所述转子静止时，所述散热器位于与所述冷却器的排气开口相对的位置。

2.如权利要求1的装置，其特征在于，当所述转子静止时，在所述支架壳中形成空气通道，以将由所述散热器中热交换所生成的冷空气带到所述X射线探测器的周围。

3.如权利要求2的装置，其特征在于，所述空气通道是管道。

4.如权利要求2的装置，其特征在于，将所述支架壳的内壁用作所述空气通道的一部分。

5.如权利要求1的装置，其特征在于，在所述支架壳的内部配置辅助风扇，以当所述转子静止时，将由所述散热器中通过热交换所生成的冷空气发送到所述X射线探测器的周围。

6.如权利要求1的装置，其特征在于，在所述散热器的附近设置风扇，以迫使空气通过所述散热器循环。

7.如权利要求1的装置，其特征在于，还包括：子散热器，当所述转子静止时，所述子散热器固定至支架壳内部，位于所述X射线探测器附近。

8.如权利要求7的装置，其特征在于，还包括：风扇，以强制地将空气传递至所述子散热器。

9.如权利要求7的装置，其特征在于，所述子散热器设置在所述支架壳的侧盖上。

10.如权利要求7的装置，其特征在于，所述子散热器设置在所述支架壳的前盖上。

11.如权利要求1的装置，其特征在于，设置多个散热器，所述多个散热器被设置为使得其中气流的方向彼此不同。

12.如权利要求1的装置，其特征在于，设置多个散热器，所述多个散热器被设置为使得其中各气流通道彼此连接。

13.如权利要求1的装置，其特征在于，所述支架壳的侧盖配置有引导结构，其引导从所述散热器排出的冷空气流。

14.一种X射线计算断层摄影装置，其特征在于，包括：

X射线管，配置在所述转子中；

冷却器，其配置在转子中，并对所述X射线管中的冷却剂进行冷却；

重建单元，其基于所述X射线探测器的输出重建图像；以及

散热器，所述散热器固定在所述支架壳中，当所述转子静止时，所述散热器的位置使得所述散热器通过管道连接至所述冷却器的排气开口。